JP2013032786A

JP2013032786A - Intake device of internal combustion engine

Info

Publication number: JP2013032786A
Application number: JP2012255082A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Hashizume; 剛橋詰
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-11-21
Filing date: 2012-11-21
Publication date: 2013-02-14
Anticipated expiration: 2027-11-30
Also published as: JP5293874B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an intake device of an internal combustion engine, configured to unevenly distribute high-temperature air in a cylinder, without complicating device structure.SOLUTION: The device includes: an intake port 11 which forms an air flow f1 along a wall surface of the cylinder 2; and an intake port 12 which forms an air flow f2 in a direction of the center line of the cylinder 2. The device controls each of a first regulation valve 18 and a second regulation valve 19 which are provided on a bypass passage 15 so that a flow rate of bypass air guided to the cylinder 2 via the intake port 11 and a flow rate of the bypass air guided to the cylinder 2 via the intake port 12 are varied according to an operating state of the internal combustion engine 1, the bypass air bypassing an inter cooler 7 on the bypass passage 15.

Description

本発明は、加圧手段にて加圧した空気をシリンダへ導く過給システムが設けられた内燃機関に適用される内燃機関の吸気装置に関する。 The present invention relates to an intake device for an internal combustion engine applied to an internal combustion engine provided with a supercharging system that guides air pressurized by a pressurizing means to a cylinder.

吸気通路に設けられた燃料噴射弁の噴孔の近くにヒータで加熱した高温空気を供給することにより、燃料噴射弁からの噴射燃料と高温空気とを混合した状態で吸気通路に供給する燃料供給装置が知られている（特許文献１）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２及び３が存在する。 Fuel supply supplied to the intake passage in a state where the fuel injected from the fuel injection valve and the high-temperature air are mixed by supplying high-temperature air heated by a heater near the nozzle hole of the fuel injection valve provided in the intake passage An apparatus is known (Patent Document 1). In addition, Patent Documents 2 and 3 exist as prior art documents related to the present invention.

特開平１１−２６４３１９号公報JP 11-264319 A 特開２００５−３３０８４２号公報JP-A-2005-330842 特開平５−２８０３５６号公報JP-A-5-280356

特許文献１の装置は噴射燃料と高温空気とを混合することにより噴射燃料の微粒化を図りエミッションを改善することを目的としているが、高温空気を生成する専用のヒータを用意することが不可欠であるので装置構成の複雑化を招き、しかもヒータを駆動するエネルギーが必要になるから燃費が悪化する。 The apparatus of Patent Document 1 aims to improve the emission by atomizing the injected fuel by mixing the injected fuel and high-temperature air. However, it is indispensable to prepare a dedicated heater for generating high-temperature air. Therefore, the configuration of the apparatus is complicated, and energy for driving the heater is required, so that the fuel consumption is deteriorated.

特許文献１の装置は吸気通路に噴射する燃料を高温空気にて微粒化してシリンダ内における均質な混合気の形成に寄与できる。しかしながら、シリンダ内に燃料を直接噴射する形式の内燃機関の場合にはシリンダ壁面やピストン頂面への燃料付着等の特有の問題があるので、未燃物質の排出量を低減するにはシリンダ内に噴射される燃料の微粒化を図るだけでは不十分である。 The device of Patent Document 1 can contribute to the formation of a homogeneous air-fuel mixture in the cylinder by atomizing the fuel injected into the intake passage with high-temperature air. However, in the case of an internal combustion engine that directly injects fuel into the cylinder, there are specific problems such as fuel adhesion to the cylinder wall surface and piston top surface. It is not sufficient to just atomize the fuel injected into the tank.

そこで、本発明は、装置構成の複雑化を招くことなく未燃物質の排出量を低減できる内燃機関の吸気装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an intake device for an internal combustion engine that can reduce the amount of unburned substances discharged without complicating the device configuration.

本発明の内燃機関の吸気装置は、加圧手段にて加圧した空気をインタークーラで冷却し、吸気ポートを介してシリンダへ導く過給システムが設けられ、かつ前記シリンダ内に噴射された燃料を燃焼させる内燃機関に適用され、前記加圧手段の下流側で前記インタークーラをバイパスするバイパス通路を備え、前記バイパス通路にてバイパスされたバイパス空気を前記吸気ポートへ導くことができる内燃機関の吸気装置において、前記吸気ポートとして、前記シリンダの壁面に沿う方向の気流を形成できる第１吸気ポートと前記シリンダの中心線の方向の気流を形成できる第２吸気ポートとが共通の前記シリンダにそれぞれ設けられており、前記バイパス空気が前記第１吸気ポートを経由して前記シリンダへ導かれる第１流入量と、前記バイパス空気が前記第２吸気ポートを経由して前記シリンダへ導かれる第２流入量とを調整できる流入量調整手段と、前記第１流入量と前記第２流入量とが前記内燃機関の運転状態に応じて変化するように、前記流入量調整手段を制御する流入量制御手段と、を更に備えることにより上述した課題を解決する（請求項１）。 An internal combustion engine intake device according to the present invention is provided with a supercharging system that cools air pressurized by a pressurizing means with an intercooler and guides it to a cylinder through an intake port, and fuel injected into the cylinder Of an internal combustion engine that includes a bypass passage that bypasses the intercooler on the downstream side of the pressurizing means, and that can bypass the bypass air bypassed in the bypass passage to the intake port. In the intake device, as the intake port, the first intake port that can form an airflow in the direction along the wall surface of the cylinder and the second intake port that can form an airflow in the direction of the center line of the cylinder are respectively shared by the cylinders. A first inflow amount through which the bypass air is guided to the cylinder via the first intake port; The inflow amount adjusting means capable of adjusting the second inflow amount that air is guided to the cylinder through the second intake port, and the first inflow amount and the second inflow amount are in an operating state of the internal combustion engine. The above-described problem is solved by further including inflow amount control means for controlling the inflow amount adjusting means so as to change accordingly.

本発明の吸気装置によれば、空気をシリンダに導く過程で第１吸気ポートにてシリンダの壁面に沿う方向の気流が形成されるとともに、第２吸気ポートにてシリンダの中心線方向の気流が形成される。これにより、第１吸気ポートにて形成された気流によりシリンダの壁面に沿う方向に流れるスワールが生成されるとともに、第２吸気ポートにて形成された気流によりシリンダの中央部にスワールよりも速度が遅い停滞流が生成される。インタークーラをバイパスしたバイパス空気はインタークーラにて冷却された空気よりも高温である。例えば、バイパス空気を第１吸気ポートのみを経由させた場合には、高温のバイパス空気がスワールに乗るため、シリンダの壁面に近い領域、換言すればシリンダの中心から遠い領域に高温のバイパス空気が偏在することになる。その一方で、バイパス空気を第２吸気ポートのみを経由させた場合には、高温のバイパス空気が停滞流に乗るため、シリンダの中央部に高温のバイパス空気が偏在することになる。そのため、バイパス空気が第１吸気ポートを経由してシリンダへ導かれる第１流入量と第２吸気ポートを経由してシリンダへ導かれる流入量とを変化させることにより、高温のバイパス空気がシリンダ内に偏在する位置を変えることができる。本発明の吸気装置によれば、第１流入量と第２流入量とが内燃機関の運転状態に応じて変えられるので、高温のバイパス空気を偏在させる位置を運転状態に応じて変化させることができる。本発明の吸気装置が適用される内燃機関はシリンダ内に燃料を噴射するものであって未燃物質の発生原因が生じる場所が運転状態によって異なるが、本発明の吸気装置はそのような領域に合わせて高温のバイパス空気を偏在させることができる。これにより、シリンダ内に噴射された燃料の蒸発を促進して未燃物質の排出量を低減できる。しかも、内燃機関に適用された過給システムが持っているインタークーラをバイパスすることにより、高温のバイパス空気を生成することができるため、装置構成の複雑化を招くことがない。なお、本発明において、第１流入量と第２流入量とを調整することには、これらの流量のうちのいずれか一方の流入量を０にすることも含まれる。 According to the intake device of the present invention, an air flow in the direction along the cylinder wall surface is formed at the first intake port in the process of introducing air to the cylinder, and an air flow in the center line direction of the cylinder is generated at the second intake port. It is formed. Thereby, a swirl that flows in the direction along the wall surface of the cylinder is generated by the airflow formed at the first intake port, and the airflow formed at the second intake port has a speed higher than the swirl in the center of the cylinder. A slow stagnant flow is generated. The bypass air that bypasses the intercooler is hotter than the air cooled by the intercooler. For example, when the bypass air is passed only through the first intake port, the hot bypass air gets on the swirl, so that the hot bypass air is located in a region near the cylinder wall, in other words, in a region far from the center of the cylinder. It will be unevenly distributed. On the other hand, when the bypass air is passed only through the second intake port, the hot bypass air is stagnant and the hot bypass air is unevenly distributed at the center of the cylinder. Therefore, by changing the first inflow amount that bypass air is guided to the cylinder via the first intake port and the inflow amount that is guided to the cylinder via the second intake port, the hot bypass air is changed into the cylinder. It is possible to change the position that is unevenly distributed. According to the intake device of the present invention, since the first inflow amount and the second inflow amount can be changed according to the operation state of the internal combustion engine, the position where the high-temperature bypass air is unevenly distributed can be changed according to the operation state. it can. The internal combustion engine to which the intake device of the present invention is applied injects fuel into the cylinder, and the place where the unburned substance is generated varies depending on the operating state. However, the intake device of the present invention is in such a region. In addition, high-temperature bypass air can be unevenly distributed. Thereby, evaporation of the fuel injected into the cylinder can be promoted to reduce the amount of unburned material discharged. In addition, by bypassing the intercooler included in the supercharging system applied to the internal combustion engine, high-temperature bypass air can be generated, so that the apparatus configuration is not complicated. In the present invention, adjusting the first inflow amount and the second inflow amount includes setting the inflow amount of any one of these flow rates to zero.

本発明の吸気装置の一態様において、前記内燃機関には、前記シリンダ内に燃料を噴射する燃料噴射弁が設けられており、前記流入量制御手段は、前記燃料噴射弁にて噴射された燃料の燃焼が行われる領域にバイパス空気が偏在するように前記流入量調整手段を制御してもよい（請求項２）。この態様によれば、燃焼が行われる領域に高温のバイパス空気を偏在させることができる。これにより、燃焼が行われる領域を高温にすることができるため噴射燃料の蒸発が促進される。その結果、燃料状態が良好になり未燃物質を削減することができる。この態様において、前記流入量制御手段は、前記内燃機関の負荷が低いほど、前記第１流入量と前記第２流入量との合計に対して前記第２流入量の占める割合が増加するように前記流入量調整手段を制御してもよい（請求項３）。内燃機関の負荷が低くなるほど燃料噴射量が少なくなるので、燃料噴射弁から噴射された燃料はシリンダの中央部で着火燃焼する。この場合には、内燃機関の負荷が低いほど、第２吸気ポートを経由する第２流入量の割合が相対的に増加するので、シリンダの中央部により多くのバイパス空気を偏在させることができる。そのため、内燃機関の低負荷時に燃焼が行われる領域をバイパス空気にて高温にすることができる。 In one aspect of the intake device of the present invention, the internal combustion engine is provided with a fuel injection valve that injects fuel into the cylinder, and the inflow amount control means is a fuel injected by the fuel injection valve. The inflow amount adjusting means may be controlled so that the bypass air is unevenly distributed in a region where the combustion is performed. According to this aspect, high-temperature bypass air can be unevenly distributed in a region where combustion is performed. Thereby, since the area | region where combustion is performed can be made into high temperature, evaporation of injected fuel is accelerated | stimulated. As a result, the fuel state is improved and unburned substances can be reduced. In this aspect, the inflow rate control means is configured such that the lower the load on the internal combustion engine, the higher the ratio of the second inflow rate to the total of the first inflow rate and the second inflow rate. The inflow amount adjusting means may be controlled (Claim 3). Since the fuel injection amount decreases as the load on the internal combustion engine decreases, the fuel injected from the fuel injection valve ignites and burns at the center of the cylinder. In this case, as the load of the internal combustion engine is lower, the ratio of the second inflow amount that passes through the second intake port relatively increases, so that more bypass air can be unevenly distributed in the central portion of the cylinder. Therefore, the region where combustion is performed when the internal combustion engine is under a low load can be heated to high temperature with the bypass air.

また、前記流入量制御手段は、前記内燃機関の負荷が高いほど、前記第１流入量と前記第２流入量との合計に対して前記第１流入量の占める割合が増加するように、前記流入量調整手段を制御してもよい（請求項４）。内燃機関の負荷が高くなるほど燃料噴射量が多くなり噴射燃料の貫徹力が強くなるため、シリンダの壁面の近くで着火燃焼する。この場合には、内燃機関の負荷が高いほど、第１吸気ポートを経由する第１流入量の割合が相対的に増加するので、シリンダの壁面近くにより多くのバイパス空気を偏在させることができる。それにより、内燃機関の高負荷時に燃焼が行われる領域をバイパス空気にて高温にすることができる。 Further, the inflow rate control means is configured such that the higher the load on the internal combustion engine, the higher the ratio of the first inflow rate to the total of the first inflow rate and the second inflow rate. The inflow amount adjusting means may be controlled (claim 4). As the load on the internal combustion engine increases, the amount of fuel injection increases and the penetration force of the injected fuel increases, so that ignition combustion occurs near the wall surface of the cylinder. In this case, as the load of the internal combustion engine is higher, the ratio of the first inflow amount that passes through the first intake port relatively increases, so that more bypass air can be unevenly distributed near the wall surface of the cylinder. Thereby, the area where combustion is performed at the time of high load of the internal combustion engine can be heated to high temperature by the bypass air.

また、前記流入量制御手段は、前記シリンダ内の温度が低いほど、前記第１流入量と前記第２流入量との合計に対して前記第２流入量の占める割合が増加するように、前記流入量調整手段を制御してもよい（請求項５）。シリンダ内の温度が低いほど噴射燃料の着火性が悪化するので噴射燃料が壁面に到達して未燃物質が排出されやすい。この態様によれば、シリンダ内の温度が低いほど、第２吸気ポートを経由する第２流入量の割合が相対的に増加するので、シリンダ中央部により多くのバイパス空気を偏在させることができる。これにより、燃料噴射弁から噴射された直後の燃料を加熱して噴射燃料の貫徹力を弱めることができるため、噴射燃料の壁面への到達を抑制できる。その結果、未燃物質の排出を抑制することができる。 Further, the inflow rate control means is configured such that the lower the temperature in the cylinder, the higher the ratio of the second inflow rate to the total of the first inflow rate and the second inflow rate. The inflow amount adjusting means may be controlled (claim 5). The lower the temperature in the cylinder, the worse the ignitability of the injected fuel, so that the injected fuel reaches the wall surface and unburned substances are easily discharged. According to this aspect, as the temperature in the cylinder is lower, the ratio of the second inflow amount that passes through the second intake port relatively increases, so that more bypass air can be unevenly distributed in the center of the cylinder. As a result, the fuel immediately after being injected from the fuel injection valve can be heated to weaken the penetration force of the injected fuel, so that the injection fuel can be prevented from reaching the wall surface. As a result, discharge of unburned substances can be suppressed.

以上説明したように、本発明によれば、第１流入量と第２流入量とが内燃機関の運転状態に応じて変えられるので、高温のバイパス空気を偏在させる位置を運転状態に応じて変化させることができる。そして、内燃機関に適用された過給システムが持っているインタークーラをバイパスすることにより、高温のバイパス空気を生成することができるため、装置構成の複雑化を招かずにエミッションを改善することができる。 As described above, according to the present invention, since the first inflow amount and the second inflow amount can be changed according to the operating state of the internal combustion engine, the position where the high-temperature bypass air is unevenly distributed changes according to the operating state. Can be made. By bypassing the intercooler of the supercharging system applied to the internal combustion engine, high-temperature bypass air can be generated, so that the emission can be improved without complicating the device configuration. it can.

本発明の一形態に係る吸気装置が適用された内燃機関の要部を模式的に示した図。The figure which showed typically the principal part of the internal combustion engine to which the intake device which concerns on one form of this invention was applied. 第１の形態に係るバイパス制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャート。The flowchart which showed an example of the control routine of the bypass control which concerns on a 1st form. 中間開度を設定する例を説明する説明図。Explanatory drawing explaining the example which sets an intermediate opening. 第２の形態に係るバイパス制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャート。The flowchart which showed an example of the control routine of the bypass control which concerns on a 2nd form. 吸気ポートの構成を変更した変形例を示した図。The figure which showed the modification which changed the structure of the intake port.

（第１の形態）
図１は本発明の一形態に係る吸気装置が適用された内燃機関の要部を模式的に示している。内燃機関１は不図示の車両に走行用動力源として搭載され、４つ（図では１つ）のシリンダ２が一列に並べられた直列４気筒のディーゼルエンジンとして構成されている。周知のように、ディーゼルエンジンはシリンダ２内に噴射された噴射燃料を圧縮行程で自着火させる内燃機関である。内燃機関１には排気エネルギーを利用して過給を行うターボチャージャー３が設けられている。各シリンダ２の天井面には燃料噴射弁４がその先端をシリンダ２内に臨ませるようにして中央部に設けられており、その燃料噴射弁４はシリンダ２の中央部から放射状に燃料を噴射する。燃料噴射弁４は不図示のコモンレールに接続されて所定燃圧の燃料が供給される。各シリンダ２には不図示のピストンが往復動可能に設けられている。 (First form)
FIG. 1 schematically shows a main part of an internal combustion engine to which an intake device according to an embodiment of the present invention is applied. The internal combustion engine 1 is mounted on a vehicle (not shown) as a driving power source, and is configured as an in-line four-cylinder diesel engine in which four (one in the figure) cylinders 2 are arranged in a row. As is well known, the diesel engine is an internal combustion engine that self-ignites the injected fuel injected into the cylinder 2 in a compression stroke. The internal combustion engine 1 is provided with a turbocharger 3 that performs supercharging using exhaust energy. A fuel injection valve 4 is provided at the center of the ceiling surface of each cylinder 2 so that its tip faces the cylinder 2. The fuel injection valve 4 injects fuel radially from the center of the cylinder 2. To do. The fuel injection valve 4 is connected to a common rail (not shown) and is supplied with fuel at a predetermined fuel pressure. Each cylinder 2 is provided with a piston (not shown) so as to reciprocate.

各シリンダ２には吸気通路５及び排気通路６がそれぞれ接続されている。吸気通路５にはターボチャージャー３の加圧手段としてのコンプレッサ３ａが設けられている。そのコンプレッサ３ａの下流側の吸気通路５にはコンプレッサ３ａにて加圧された空気を冷却するインタークーラ７が設けられている。インタークーラ７にて冷却された空気は一つのシリンダ２に対して二つずつ設けられた一組の吸気ポート１１、１２を介して各シリンダ２へ導かれる。これらの吸気ポート１１、１２は吸気通路５の一部を構成する。排気通路６はシリンダ２に接続された二つの排気ポート８を含んでおり、各排気ポート８はシリンダ２に開口する開口部８ａを備えている。排気ポート８の下流側の排気通路６にはターボチャージャー３のタービン３ｂが設けられており、そのタービン３ｂを通過した排気は不図示の排気浄化装置にて有害成分が浄化されてから大気に放出される。ターボチャージャー３とインタークーラ７との組み合わせは本発明に係る過給システムに相当する。 An intake passage 5 and an exhaust passage 6 are connected to each cylinder 2. The intake passage 5 is provided with a compressor 3 a as a pressurizing unit for the turbocharger 3. An intake air passage 5 on the downstream side of the compressor 3a is provided with an intercooler 7 for cooling the air pressurized by the compressor 3a. The air cooled by the intercooler 7 is guided to each cylinder 2 through a pair of intake ports 11 and 12 provided for each cylinder 2. These intake ports 11 and 12 constitute a part of the intake passage 5. The exhaust passage 6 includes two exhaust ports 8 connected to the cylinder 2, and each exhaust port 8 includes an opening 8 a that opens to the cylinder 2. A turbine 3b of the turbocharger 3 is provided in the exhaust passage 6 on the downstream side of the exhaust port 8, and the exhaust gas that has passed through the turbine 3b is released into the atmosphere after harmful components are purified by an exhaust purification device (not shown). Is done. The combination of the turbocharger 3 and the intercooler 7 corresponds to the supercharging system according to the present invention.

各シリンダ２に設けられた吸気ポート１１、１２は互いに構造が異なっており、一方の吸気ポート１１は周知のタンジェンシャルポートして構成されており、他方の吸気ポート１２は周知のヘリカルポートとして構成されている。一方の吸気ポート１１は本発明に係る第１吸気ポートに、他方の吸気ポート１２は本発明に係る第２吸気ポートにそれぞれ相当する。これらの吸気ポート１１、１２は、シリンダ２に開口する開口部１１ａ、１２ａを含んでおり、各開口部１１ａ、１２ａは吸気バルブ１３にて開閉される。また、排気ポート８の各開口部８ａは排気バルブ９にて開閉される。これらのバルブ９、１３は周知の動弁装置（不図示）にて開閉駆動される。 The intake ports 11 and 12 provided in each cylinder 2 have different structures, one intake port 11 is configured as a known tangential port, and the other intake port 12 is configured as a known helical port. Has been. One intake port 11 corresponds to a first intake port according to the present invention, and the other intake port 12 corresponds to a second intake port according to the present invention. The intake ports 11 and 12 include openings 11 a and 12 a that open to the cylinder 2, and the openings 11 a and 12 a are opened and closed by an intake valve 13. Each opening 8 a of the exhaust port 8 is opened and closed by an exhaust valve 9. These valves 9 and 13 are opened and closed by a known valve operating device (not shown).

一方の吸気ポート１１は吸気行程時に空気をシリンダ２へ導く過程でシリンダ２の壁面に沿う方向の気流ｆ１を形成できるようにシリンダ２に対する接続位置、形状等の構造が設計されている。他方の吸気ポート１２は吸気行程時に空気をシリンダ２へ導く過程でシリンダ２の中心線の方向（図の紙面と直交する方向）の気流ｆ２を形成できるようにシリンダ２に対する接続位置、形状等の構造が設計されている。このような吸気ポート１１、１２の構成により、一方の吸気ポート１１が形成する気流ｆ１によってシリンダ２内にはその壁面に沿って図１の時計方向に旋回するスワールＦｓｗが生成される。それと同時に、他方の吸気ポート１２が形成する気流ｆ２によってシリンダ２内にはその中央部に速度の遅い停滞流Ｆｓｔが生成される。なお、以下の説明では、これらの吸気ポート１１、１２を互いに区別するためタンジェンシャル吸気ポート１１、ヘリカル吸気ポート１２と表示する場合がある。 One intake port 11 is designed to have a structure such as a connection position and a shape with respect to the cylinder 2 so that an air flow f1 in a direction along the wall surface of the cylinder 2 can be formed in the process of introducing air to the cylinder 2 during the intake stroke. The other intake port 12 has a connection position, shape, etc. to the cylinder 2 so that an air flow f2 in the direction of the center line of the cylinder 2 (direction perpendicular to the paper surface of the drawing) can be formed in the process of guiding air to the cylinder 2 during the intake stroke. The structure is designed. With such a configuration of the intake ports 11 and 12, the swirl Fsw that rotates in the clockwise direction in FIG. 1 along the wall surface is generated in the cylinder 2 by the air flow f1 formed by the one intake port 11. At the same time, a slow flow Fst having a low speed is generated in the center of the cylinder 2 by the air flow f2 formed by the other intake port 12. In the following description, these intake ports 11 and 12 may be displayed as a tangential intake port 11 and a helical intake port 12 in order to distinguish them from each other.

内燃機関１にはコンプレッサ３ａの下流においてインタークーラ７をバイパスするためのバイパス通路１５が設けられている。バイパス通路１５はコンプレッサ３ａとインタークーラ７との間に設けられたバイパス位置ＢＰとタンジェンシャル吸気ポート１１とを結ぶ第１通路１６と、そのバイパス位置ＢＰとヘリカル吸気ポート１２とを結ぶ第２通路１７とを備えている。これらの通路１６、１７はインタークーラ７をバイパスした高温のバイパス空気をタンジェンシャル吸気ポート１１及びヘリカル吸気ポート１２へ導くことができる。 The internal combustion engine 1 is provided with a bypass passage 15 for bypassing the intercooler 7 downstream of the compressor 3a. The bypass passage 15 includes a first passage 16 connecting the bypass position BP and the tangential intake port 11 provided between the compressor 3 a and the intercooler 7, and a second passage connecting the bypass position BP and the helical intake port 12. 17. These passages 16 and 17 can guide hot bypass air that bypasses the intercooler 7 to the tangential intake port 11 and the helical intake port 12.

第１通路１６にはタンジェンシャル吸気ポート１１を経由してシリンダ２へ導かれるバイパス空気の流量（第１流量）を調整するための第１調整バルブ１８が設けられており、第２通路１７にはヘリカル吸気ポート１２を経由してシリンダ２へ導かれるバイパス空気の流量（第２流量）を調整するための第２調整バルブ１９が設けられている。各調整バルブ１８、１９は互いに同一構成であり、各通路１６、１７を閉鎖する全閉位置から全開位置までの間で開度を連続的に設定できるように構成されている。そのため、各調整バルブ１８、１９の開度を設定することにより、第１流量と第２流量とをそれぞれ調整することができる。従って、第１調整バルブ１８と第２調整バルブ１９とによって本発明に係る流量調整手段が構成される。タンジェンシャル吸気ポート１１を経由する第１流量が第２流量に比べて相対的に多くなると、シリンダ２内に導かれたバイパス空気はスワールＦｓｗの流れに乗ることが支配的となるためバイパス空気をシリンダ２の壁面の近くに偏在させることができる。一方、ヘリカル吸気ポート１２を経由する第２流量が第１流量に比べて相対的に多くなると、シリンダ２内に導かれたバイパス空気は停滞流Ｆｓｔに乗ることが支配的となるためバイパス空気をシリンダ２の中央部に偏在させることができる。 The first passage 16 is provided with a first adjustment valve 18 for adjusting the flow rate (first flow rate) of bypass air guided to the cylinder 2 via the tangential intake port 11. Is provided with a second adjustment valve 19 for adjusting the flow rate (second flow rate) of bypass air guided to the cylinder 2 via the helical intake port 12. The adjustment valves 18 and 19 have the same configuration, and are configured such that the opening degree can be continuously set from the fully closed position where the passages 16 and 17 are closed to the fully opened position. Therefore, the first flow rate and the second flow rate can be adjusted by setting the opening degree of each adjustment valve 18, 19. Therefore, the first adjusting valve 18 and the second adjusting valve 19 constitute a flow rate adjusting means according to the present invention. When the first flow rate through the tangential intake port 11 is relatively larger than the second flow rate, the bypass air guided into the cylinder 2 is dominantly riding on the flow of the swirl Fsw, so that the bypass air is used. It can be unevenly distributed near the wall surface of the cylinder 2. On the other hand, when the second flow rate through the helical intake port 12 is relatively larger than the first flow rate, the bypass air introduced into the cylinder 2 is dominantly riding on the stagnant flow Fst, so that the bypass air is reduced. It can be unevenly distributed at the center of the cylinder 2.

各調整バルブ１８、１９の開度は内燃機関１の運転状態を制御するコンピュータとして設けられたエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２０にて制御される。ＥＣＵ２０はマイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺装置を備えており、ＲＯＭ等に保持された各種のプログラムに基づいて内燃機関１の各部に対する制御を実行する。例えば、ＥＣＵ２０は各種センサからの情報に基づいて燃料噴射量を演算し、その燃料噴射量が実現されるように燃料噴射弁４の動作制御等を行っている。ＥＣＵ２０には、内燃機関１の制御に必要な各種の物理量を演算又は取得するため、各種のセンサが電気的に接続されている。各種のセンサとしては、内燃機関１のクランク位置に応じた信号を出力するクランク位置センサ２１、不図示のアクセルペダルの踏み込み量に応じた信号を出力するアクセル開度センサ２２、内燃機関１の冷却水の温度に応じた信号を出力する水温センサ２３等がある。なお、以下の説明では、本発明の要旨と関連するＥＣＵ２０の制御を例示する。 The opening degree of each adjustment valve 18, 19 is controlled by an engine control unit (ECU) 20 provided as a computer that controls the operating state of the internal combustion engine 1. The ECU 20 includes a microprocessor and peripheral devices such as a RAM and a ROM necessary for its operation, and executes control for each part of the internal combustion engine 1 based on various programs held in the ROM or the like. For example, the ECU 20 calculates the fuel injection amount based on information from various sensors, and controls the operation of the fuel injection valve 4 so that the fuel injection amount is realized. Various sensors are electrically connected to the ECU 20 in order to calculate or acquire various physical quantities necessary for controlling the internal combustion engine 1. The various sensors include a crank position sensor 21 that outputs a signal corresponding to the crank position of the internal combustion engine 1, an accelerator opening sensor 22 that outputs a signal corresponding to the amount of depression of an accelerator pedal (not shown), and cooling of the internal combustion engine 1. There is a water temperature sensor 23 that outputs a signal corresponding to the temperature of water. In the following description, control of the ECU 20 related to the gist of the present invention is illustrated.

図２はＥＣＵ２０が実行するバイパス制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャートである。バイパス制御は上述した二つの調整バルブ１８、１９の開度を内燃機関１の運転状態に応じて制御するものである。図２に示した制御ルーチンのプログラムはＥＣＵ２０にて保持されており、ＥＣＵ２０はそのプログラムを適時に読み出して所定周期で繰り返し実行する。まず、ＥＣＵ２０はステップＳ１において、本制御に必要な各種情報を取得する。具体的には、クランク位置センサ２１からの出力信号に基づいて内燃機関１の機関回転数Ｎｅを演算により取得するとともにクランク位置θを取得する。また、アクセル開度センサ２２の出力信号に基づいて内燃機関１の負荷Ｋを演算により取得する。更に、水温センサ２３の出力信号に基づいて冷却水温Ｔｗを取得する。 FIG. 2 is a flowchart showing an example of a control routine for bypass control executed by the ECU 20. In the bypass control, the opening degree of the two adjusting valves 18 and 19 is controlled according to the operating state of the internal combustion engine 1. A program of the control routine shown in FIG. 2 is held in the ECU 20, and the ECU 20 reads out the program in a timely manner and repeatedly executes it at a predetermined cycle. First, ECU20 acquires the various information required for this control in step S1. Specifically, the engine speed Ne of the internal combustion engine 1 is obtained by calculation based on the output signal from the crank position sensor 21 and the crank position θ is obtained. Further, the load K of the internal combustion engine 1 is obtained by calculation based on the output signal of the accelerator opening sensor 22. Further, the coolant temperature Tw is acquired based on the output signal of the water temperature sensor 23.

次に、ステップＳ２では、インタークーラ７のバイパスの要否を冷却水温Ｔｗに基づいて判定し、冷却水温Ｔｗが所定基準よりも低くバイパスが必要であればステップＳ３に、冷却水温Ｔｗが所定基準以上でありバイパスが不要であればステップＳ７に処理を進める。 Next, in step S2, whether or not the intercooler 7 needs to be bypassed is determined based on the cooling water temperature Tw. If the cooling water temperature Tw is lower than a predetermined reference and a bypass is required, the cooling water temperature Tw is set to a predetermined reference in step S3. If it is above and bypass is unnecessary, a process will be advanced to step S7.

ステップＳ７ではインタークーラ７のバイパスを禁止するためバイパス通路１５を閉鎖する。即ち、ＥＣＵ２０は第１通路１６及び第２通路１７のそれぞれが閉鎖されるように、第１調整バルブ１８及び第２調整バルブ１９のそれぞれを全閉位置に操作する。そして、今回のルーチンを終了する。 In step S7, the bypass passage 15 is closed to prohibit the bypass of the intercooler 7. That is, the ECU 20 operates each of the first adjustment valve 18 and the second adjustment valve 19 to the fully closed position so that each of the first passage 16 and the second passage 17 is closed. Then, the current routine is terminated.

ステップＳ３では、クランク位置θを参照して吸気行程が開始したか否かを判定する。吸気行程が開始している場合はステップＳ４に進み、そうでない場合はステップＳ７に進んでバイパス通路１５を閉鎖して今回のルーチンを終了する。 In step S3, it is determined whether or not the intake stroke has started with reference to the crank position θ. If the intake stroke has started, the process proceeds to step S4. If not, the process proceeds to step S7, where the bypass passage 15 is closed and the current routine is terminated.

ステップＳ４では、負荷Ｋに基づいて内燃機関１が低負荷であるか否かを判定する。なお、負荷Ｋが大きいほど燃料噴射量が多くなるので、低負荷か否かを別ルーチンで演算される燃料噴射量に基づいて判定することも可能である。低負荷の場合は、ステップＳ５に進み、そうでない場合、即ち中負荷及び高負荷の場合はステップＳ６に進む。 In step S4, it is determined based on the load K whether or not the internal combustion engine 1 has a low load. Since the fuel injection amount increases as the load K increases, it is possible to determine whether or not the load is low based on the fuel injection amount calculated in another routine. If the load is low, the process proceeds to step S5. If not, that is, if the load is medium or high, the process proceeds to step S6.

ステップＳ５ではバイパス通路１５の第１通路１６を閉鎖し、かつ第２通路１７を開放する。即ち、ＥＣＵ２０は第１調整バルブ１８を全閉位置に操作する一方で、第２調整バルブ１９を全開位置に操作し、その後、今回のルーチンを終了する。ステップＳ５を実行することにより、第１流量が０になり第２流量が最大値になる。つまり、バイパス空気の全てがヘリカル吸気ポート１２へ導かれることになる。それにより、シリンダ２の中央部に高温のバイパス空気が偏在する。低負荷の場合は燃料噴射量が少なく、燃料が着火燃焼する領域はシリンダ２の中央部に位置する。従って、バイパス空気をシリンダ２の中央部に偏在させることにより、噴射燃料の蒸発が促進されて未燃物質を低減することができる。 In step S5, the first passage 16 of the bypass passage 15 is closed and the second passage 17 is opened. That is, the ECU 20 operates the first adjustment valve 18 to the fully closed position, while operating the second adjustment valve 19 to the fully open position, and then ends the current routine. By executing step S5, the first flow rate becomes 0 and the second flow rate becomes the maximum value. That is, all of the bypass air is guided to the helical intake port 12. Thereby, high temperature bypass air is unevenly distributed in the center part of the cylinder 2. When the load is low, the fuel injection amount is small, and the region where the fuel ignites and burns is located at the center of the cylinder 2. Therefore, by making the bypass air unevenly distributed in the central portion of the cylinder 2, the evaporation of the injected fuel is promoted and the unburned material can be reduced.

ステップＳ６ではバイパス通路１５の第１通路１６を開放し、かつ第２通路１７を閉鎖する。即ち、ＥＣＵ２０は第１調整バルブ１８を全開位置に操作する一方で、第２調整バルブ１９を全閉位置に操作し、その後、今回のルーチンを終了する。ステップＳ６を実行することにより、第１流量が最大値になり第２流量が０となる。つまり、バイパス空気の全てがタンジェンシャル吸気ポート１１へ導かれることになる。それにより、シリンダ２の壁面の近くに高温のバイパス空気が偏在する。中負荷又は高負荷の場合は燃料噴射量が多く、燃料が着火燃焼する領域はシリンダ２の壁面の近くに位置する。従って、バイパス空気をシリンダ２の壁面の近くに偏在させることにより、噴射燃料の蒸発が促進されて未燃物質を低減することができる。 In step S6, the first passage 16 of the bypass passage 15 is opened and the second passage 17 is closed. That is, the ECU 20 operates the first adjustment valve 18 to the fully open position, while operating the second adjustment valve 19 to the fully closed position, and then ends the current routine. By executing step S6, the first flow rate becomes the maximum value and the second flow rate becomes zero. That is, all of the bypass air is guided to the tangential intake port 11. Thereby, high temperature bypass air is unevenly distributed near the wall surface of the cylinder 2. When the load is medium or high, the amount of fuel injection is large, and the region where the fuel ignites and burns is located near the wall surface of the cylinder 2. Therefore, by making the bypass air unevenly distributed near the wall surface of the cylinder 2, the evaporation of the injected fuel is promoted and the unburned material can be reduced.

このように、本形態では、内燃機関１が低負荷の場合にヘリカル吸気ポート１２のみを経由させてバイパス空気を導く状態と、低負荷以外の中負荷又は高負荷の場合にタンジェンシャル吸気ポート１１のみを経由させてバイパス空気を導く状態とを第１調整バルブ１８、第２調整バルブ１９の開度を全開位置と全閉位置との間で操作することにより切り替えている。つまり、内燃機関１の負荷が低いほど第２流量の割合を大きく、負荷が高いほど第１流量の割合が大きくなるように各調整バルブ１８、１９が操作される。その意味では、これらの調整バルブ１８、１９の中間開度を使用することもできる。図３は中間開度を設定する例を説明する説明図である。この図に示すように、低負荷と高負荷との間において、第１流量と第２流量との配分が連続的に変更されるように調整バルブ１８、１９の開度を設定することもできる。図３の開度制御は、負荷を変数として各調整バルブ１８、１９の開度を与える図３と同様なマップをＥＣＵ２０に記憶させておき、負荷に基づいてそのマップを検索して各調整バルブ１８、１９の開度を特定する処理と、その開度を実現するために各調整バルブ１８、１９を操作する処理とを、図２のステップＳ４〜ステップＳ６に置き換えてＥＣＵ２０が実行することにより実現できる。ＥＣＵ２０は、図３の制御ルーチン又はこのように置き換えた制御ルーチンを実行することにより、本発明に係る流入量制御手段として機能する。 As described above, in the present embodiment, when the internal combustion engine 1 has a low load, the bypass air is guided only through the helical intake port 12, and in the case of a medium load or a high load other than the low load, the tangential intake port 11 The state in which the bypass air is guided through only the first adjustment valve 18 and the second adjustment valve 19 is switched between the fully open position and the fully closed position. That is, the control valves 18 and 19 are operated so that the ratio of the second flow rate increases as the load of the internal combustion engine 1 decreases, and the ratio of the first flow rate increases as the load increases. In that sense, an intermediate opening between these regulating valves 18 and 19 can also be used. FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating an example of setting the intermediate opening. As shown in this figure, the opening degree of the adjusting valves 18 and 19 can be set so that the distribution of the first flow rate and the second flow rate is continuously changed between the low load and the high load. . In the opening degree control in FIG. 3, the ECU 20 stores a map similar to that in FIG. 3 that gives the opening degree of each of the adjustment valves 18 and 19 with the load as a variable, and the map is searched based on the load. The ECU 20 executes the process of specifying the opening degree of 18, 19 and the process of operating the adjustment valves 18, 19 to realize the opening degree by replacing the steps S4 to S6 in FIG. realizable. The ECU 20 functions as an inflow amount control unit according to the present invention by executing the control routine of FIG. 3 or the control routine replaced in this way.

（第２の形態）
次に、本発明の第２の形態を説明する。本形態は制御内容を除いて第１の形態と共通するので、本形態が適用される内燃機関等の物理的構成に関しては図１が適宜参照される。本形態はシリンダ２内の温度（筒内温度）に応じてバイパス空気の供給経路を変更することにより噴射燃料の着火性の悪化に伴う未燃物質の排出を抑制することに特徴がある。図４は第２の形態に係るバイパス制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャートである。なお、以下、図２と共通の処理については図４に同一の符号を付して説明を省略ないし簡略化する。図４に示すように、この形態の制御ルーチンはステップＳ３とステップＳ４との間に筒内温度を判定するステップＳ２０の処理が追加されている。このステップＳ２０では、筒内温度が閾値よりも低いか否か、つまり筒内温度が低筒内温度か否かを判定する。この形態においては、水温センサ２３の出力信号に基づいて筒内温度が推定されている。もっとも、筒内温度はシリンダ２内の温度を直接検出するためのセンサを設けることにより取得してもよいし、また筒内温度を外気温から推定することもできる。 (Second form)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. Since this embodiment is common to the first embodiment except for control contents, FIG. 1 is appropriately referred to regarding the physical configuration of an internal combustion engine or the like to which this embodiment is applied. The present embodiment is characterized in that the discharge of unburned substances accompanying the deterioration of the ignitability of the injected fuel is suppressed by changing the supply path of the bypass air in accordance with the temperature in the cylinder 2 (in-cylinder temperature). FIG. 4 is a flowchart showing an example of a control routine of bypass control according to the second embodiment. In the following description, processes common to those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals in FIG. 4 and description thereof is omitted or simplified. As shown in FIG. 4, in the control routine of this embodiment, the process of step S20 for determining the in-cylinder temperature is added between step S3 and step S4. In this step S20, it is determined whether or not the in-cylinder temperature is lower than a threshold value, that is, whether or not the in-cylinder temperature is a low in-cylinder temperature. In this embodiment, the in-cylinder temperature is estimated based on the output signal of the water temperature sensor 23. However, the in-cylinder temperature may be obtained by providing a sensor for directly detecting the temperature in the cylinder 2, or the in-cylinder temperature can be estimated from the outside air temperature.

筒内温度は噴射燃料の着火性に相関し筒内温度が低いほど着火性が悪化する傾向を示す。そこで、ステップＳ２０において低筒内温度か否かを判定する閾値は良好な着火性が確保できる温度範囲の下限値に設定される。従って、ステップＳ２０において、筒内温度が低筒内温度の場合は着火性が悪化することが予想されるので、ステップＳ５に処理を進めてバイパス通路１５の第１通路１６を閉鎖し、かつ第２通路１７を開放する。即ち、ＥＣＵ２０は第１調整バルブ１８を全閉位置に操作する一方で、第２調整バルブ１９を全開位置に操作し、その後、今回のルーチンを終了する。これにより、高温のバイパス空気の全てがヘリカル吸気ポート１２を経由してシリンダ２内に導入され、シリンダ２の中央部にバイパス空気を偏在させることができる。これにより、燃料噴射弁４から噴射された直後の燃料を加熱して噴射燃料の貫徹力を弱めることができるため、噴射燃料の壁面への到達を抑制できる。その結果、未燃物質の排出を抑制することができる。 The in-cylinder temperature is correlated with the ignitability of the injected fuel, and the ignitability tends to deteriorate as the in-cylinder temperature decreases. Therefore, the threshold value for determining whether or not the temperature in the cylinder is low in step S20 is set to the lower limit value of the temperature range in which good ignitability can be secured. Therefore, in step S20, if the in-cylinder temperature is low, the ignitability is expected to deteriorate. Therefore, the process proceeds to step S5 to close the first passage 16 of the bypass passage 15, and The two passages 17 are opened. That is, the ECU 20 operates the first adjustment valve 18 to the fully closed position, while operating the second adjustment valve 19 to the fully open position, and then ends the current routine. Thereby, all of the high-temperature bypass air is introduced into the cylinder 2 via the helical intake port 12, and the bypass air can be unevenly distributed in the center of the cylinder 2. Thereby, since the fuel immediately after being injected from the fuel injection valve 4 can be heated and the penetration force of the injected fuel can be weakened, arrival of the injected fuel to the wall surface can be suppressed. As a result, discharge of unburned substances can be suppressed.

一方、ステップＳ２０で低筒内温度でない場合はステップＳ４に処理を進める。図２で説明した負荷に応じたバイパス空気の供給経路の切り替えを実行する。ＥＣＵ２０は図４の制御ルーチンを実行することにより、本発明に係る流入量制御手段として機能する。なお、図４のように、負荷に応じた供給経路の切り替えと組み合わせることは一例にすぎない。従って、低筒内温度のときにバイパス空気をヘリカル吸気ポート１２のみを経由させてシリンダ２内に導入することを単独で実施することも可能である。また、筒内温度に応じて第１調整バルブ１８と第２調整バルブ１９とを中間開度に設定することもできる。要するに、筒内温度が低いほど第１流入量と第２流入量との合計に対して第２流入量の占める割合が増加するようにこれらの調整バルブ１８、１９を操作することによって、着火性の悪化に伴う未燃物質の排出を抑制できる。 On the other hand, if it is not the low in-cylinder temperature in step S20, the process proceeds to step S4. Switching of the bypass air supply path according to the load described in FIG. 2 is executed. The ECU 20 functions as an inflow amount control unit according to the present invention by executing the control routine of FIG. In addition, as shown in FIG. 4, combining with switching of the supply path according to the load is merely an example. Accordingly, it is also possible to independently introduce the bypass air into the cylinder 2 through only the helical intake port 12 at the low in-cylinder temperature. Further, the first adjustment valve 18 and the second adjustment valve 19 can be set to an intermediate opening degree according to the in-cylinder temperature. In short, by operating these adjusting valves 18 and 19 such that the proportion of the second inflow amount increases with respect to the total of the first inflow amount and the second inflow amount as the in-cylinder temperature is lower, Emissions of unburned substances due to deterioration can be suppressed.

本発明は以上の各形態に限定されず、種々の形態にて実施できる。二つの吸気ポートの形態は上述したタンジェンシャル吸気ポートとヘリカル吸気ポートとの組み合わせに限らない。即ち、シリンダの壁面に沿う方向の気流とシリンダの中心線の方向の気流とを形成できる吸気ポートの組み合わせであれば十分である。従って、上述した二つの吸気ポートをそのような機能を持つ公知ないし周知の吸気ポートに置き換えることができる。例えば、図５に示すように一組のタンジェンシャル吸気ポート３１、３２をシリンダ２に設けることにより本発明を実施してもよい。これらの吸気ポート３１、３２はシリンダ２に開口する開口部３１ａ、３１ｂを含んでいる。図５に示すように、一方の吸気ポート３１は吸気行程でシリンダ２の壁面に沿う方向の気流気流ｆ１を形成し、他方の吸気ポート３２は吸気行程でシリンダ２の中心線の方向の気流ｆ２を形成することができる。これにより、一方の吸気ポート３１は本発明に係る第１吸気ポートとして、他方の吸気ポート３２は本発明に係る第２吸気ポートとしてそれぞれ機能する。なお、本発明の実施に際して内燃機関の排気ポートの構成は特に制限されない。 The present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented in various forms. The form of the two intake ports is not limited to the combination of the tangential intake port and the helical intake port described above. That is, a combination of intake ports that can form an airflow along the cylinder wall surface and an airflow along the cylinder center line is sufficient. Therefore, the above-described two intake ports can be replaced with known or well-known intake ports having such a function. For example, the present invention may be implemented by providing the cylinder 2 with a set of tangential intake ports 31 and 32 as shown in FIG. These intake ports 31 and 32 include openings 31 a and 31 b that open to the cylinder 2. As shown in FIG. 5, one intake port 31 forms an airflow f1 in the direction along the wall surface of the cylinder 2 in the intake stroke, and the other intake port 32 has an airflow f2 in the direction of the center line of the cylinder 2 in the intake stroke. Can be formed. Thereby, one intake port 31 functions as a first intake port according to the present invention, and the other intake port 32 functions as a second intake port according to the present invention. In implementing the present invention, the configuration of the exhaust port of the internal combustion engine is not particularly limited.

また、本発明の適用対象になる内燃機関はディーゼル機関に限らず、シリンダ内に燃料を噴射してその噴射燃料を火花点火にて燃焼させる筒内直接噴射型の火花点火内燃機関に対しても本発明を適用することができる。 The internal combustion engine to which the present invention is applied is not limited to a diesel engine, but is also applied to a direct ignition type spark ignition internal combustion engine in which fuel is injected into a cylinder and the injected fuel is burned by spark ignition. The present invention can be applied.

１内燃機関
２シリンダ
３ターボチャージャー
３ａコンプレッサ（加圧手段）
４燃料噴射弁
７インタークーラ
１１タンジェンシャル吸気ポート（第１吸気ポート）
１２ヘリカル吸気ポート（第２吸気ポート）
１５バイパス通路
１８第１調整バルブ（流入量調整手段）
１９第２調整バルブ（流入量調整手段）
２０ＥＣＵ（流入量制御手段） 1 Internal combustion engine 2 Cylinder 3 Turbocharger 3a Compressor (pressurizing means)
4 Fuel injection valve 7 Intercooler 11 Tangential intake port (first intake port)
12 Helical intake port (second intake port)
15 Bypass passage 18 First adjustment valve (inflow adjustment means)
19 Second adjustment valve (inflow adjustment means)
20 ECU (inflow control means)

本発明の内燃機関の吸気装置は、加圧手段にて加圧した空気をインタークーラで冷却し、吸気ポートを介してシリンダへ導く過給システムと、前記シリンダ内に燃料を噴射する燃料噴射弁とが設けられ、かつ前記燃料噴射弁にて前記シリンダ内に噴射された燃料を燃焼させる内燃機関に適用され、前記加圧手段の下流側で前記インタークーラをバイパスするバイパス通路を備え、前記バイパス通路にてバイパスされたバイパス空気を前記吸気ポートへ導くことができる内燃機関の吸気装置において、前記吸気ポートとして、前記シリンダの壁面に沿う方向の気流を形成できる第１吸気ポートと前記シリンダの中心線の方向の気流を形成できる第２吸気ポートとが共通の前記シリンダにそれぞれ設けられており、前記バイパス空気が前記第１吸気ポートを経由して前記シリンダへ導かれる第１流入量と、前記バイパス空気が前記第２吸気ポートを経由して前記シリンダへ導かれる第２流入量とを調整できる流入量調整手段と、前記第１流入量と前記第２流入量とが前記内燃機関の運転状態に応じて変化するように、前記流入量調整手段を制御する流入量制御手段と、を更に備え、前記流入量制御手段は、前記シリンダ内の温度が閾値よりも低い低筒内温度の場合には前記シリンダの中央部に前記バイパス空気が偏在するように前記流入量調整手段を制御することにより上述した課題を解決する（請求項１）。
An intake system for an internal combustion engine according to the present invention includes a supercharging system that cools air pressurized by a pressurizing means with an intercooler and guides the air to a cylinder through an intake port, and a fuel injection valve that injects fuel into the cylinder And a bypass passage that bypasses the intercooler on the downstream side of the pressurizing means, and is applied to an internal combustion engine that burns fuel injected into the cylinder by the fuel injection valve. In an intake device of an internal combustion engine capable of guiding bypass air bypassed in a passage to the intake port, as the intake port, a first intake port capable of forming an airflow in a direction along the wall surface of the cylinder and the center of the cylinder A second intake port capable of forming an airflow in the direction of the line is provided in each of the common cylinders, and the bypass air is provided in the first intake port. An inflow amount adjusting means capable of adjusting a first inflow amount guided to the cylinder via a port and a second inflow amount of the bypass air guided to the cylinder via the second intake port; An inflow amount control means for controlling the inflow amount adjusting means so that one inflow amount and the second inflow amount change according to an operating state of the internal combustion engine , the inflow amount control means, In the case where the temperature in the cylinder is a low in-cylinder temperature lower than a threshold value, the above-described problem is solved by controlling the inflow amount adjusting means so that the bypass air is unevenly distributed in the central portion of the cylinder. Item 1).

本発明の吸気装置によれば、空気をシリンダに導く過程で第１吸気ポートにてシリンダの壁面に沿う方向の気流が形成されるとともに、第２吸気ポートにてシリンダの中心線方向の気流が形成される。これにより、第１吸気ポートにて形成された気流によりシリンダの壁面に沿う方向に流れるスワールが生成されるとともに、第２吸気ポートにて形成された気流によりシリンダの中央部にスワールよりも速度が遅い停滞流が生成される。インタークーラをバイパスしたバイパス空気はインタークーラにて冷却された空気よりも高温である。例えば、バイパス空気を第１吸気ポートのみを経由させた場合には、高温のバイパス空気がスワールに乗るため、シリンダの壁面に近い領域、換言すればシリンダの中心から遠い領域に高温のバイパス空気が偏在することになる。その一方で、バイパス空気を第２吸気ポートのみを経由させた場合には、高温のバイパス空気が停滞流に乗るため、シリンダの中央部に高温のバイパス空気が偏在することになる。そのため、バイパス空気が第１吸気ポートを経由してシリンダへ導かれる第１流入量と第２吸気ポートを経由してシリンダへ導かれる流入量とを変化させることにより、高温のバイパス空気がシリンダ内に偏在する位置を変えることができる。本発明の吸気装置によれば、第１流入量と第２流入量とが内燃機関の運転状態に応じて変えられるので、高温のバイパス空気を偏在させる位置を運転状態に応じて変化させることができる。本発明の吸気装置が適用される内燃機関はシリンダ内に燃料を噴射するものであって未燃物質の発生原因が生じる場所が運転状態によって異なるが、本発明の吸気装置はそのような領域に合わせて高温のバイパス空気を偏在させることができる。これにより、シリンダ内に噴射された燃料の蒸発を促進して未燃物質の排出量を低減できる。しかも、内燃機関に適用された過給システムが持っているインタークーラをバイパスすることにより、高温のバイパス空気を生成することができるため、装置構成の複雑化を招くことがない。また、シリンダ内の温度が低いほど噴射燃料の着火性が悪化するので噴射燃料が壁面に到達して未燃物質が排出されやすいが、本発明の吸気装置はシリンダ内の温度が閾値よりも低い低筒内温度の場合にシリンダの中央部にバイパス空気が偏在するように流入量調整手段が制御される。このため、燃料噴射弁から噴射された直後の燃料をバイパス空気で加熱して噴射燃料の貫徹力を弱めることができる。これにより、噴射燃料の壁面への到達を抑制できる。その結果、未燃物質の排出を抑制することができる。なお、本発明において、第１流入量と第２流入量とを調整することには、これらの流量のうちのいずれか一方の流入量を０にすることも含まれる。
According to the intake device of the present invention, an air flow in the direction along the cylinder wall surface is formed at the first intake port in the process of introducing air to the cylinder, and an air flow in the center line direction of the cylinder is generated at the second intake port. It is formed. Thereby, a swirl that flows in the direction along the wall surface of the cylinder is generated by the airflow formed at the first intake port, and the airflow formed at the second intake port has a speed higher than the swirl in the center of the cylinder. A slow stagnant flow is generated. The bypass air that bypasses the intercooler is hotter than the air cooled by the intercooler. For example, when the bypass air is passed only through the first intake port, the hot bypass air gets on the swirl, so that the hot bypass air is located in a region near the cylinder wall, in other words, in a region far from the center of the cylinder. It will be unevenly distributed. On the other hand, when the bypass air is passed only through the second intake port, the hot bypass air is stagnant and the hot bypass air is unevenly distributed at the center of the cylinder. Therefore, by changing the first inflow amount that bypass air is guided to the cylinder via the first intake port and the inflow amount that is guided to the cylinder via the second intake port, the hot bypass air is changed into the cylinder. It is possible to change the position that is unevenly distributed. According to the intake device of the present invention, since the first inflow amount and the second inflow amount can be changed according to the operation state of the internal combustion engine, the position where the high-temperature bypass air is unevenly distributed can be changed according to the operation state. it can. The internal combustion engine to which the intake device of the present invention is applied injects fuel into the cylinder, and the place where the unburned substance is generated varies depending on the operating state. However, the intake device of the present invention is in such a region. In addition, high-temperature bypass air can be unevenly distributed. Thereby, evaporation of the fuel injected into the cylinder can be promoted to reduce the amount of unburned material discharged. In addition, by bypassing the intercooler included in the supercharging system applied to the internal combustion engine, high-temperature bypass air can be generated, so that the apparatus configuration is not complicated. In addition, the lower the temperature in the cylinder, the worse the ignitability of the injected fuel, so that the injected fuel reaches the wall surface and the unburned material is easily discharged. However, the intake device of the present invention has a temperature in the cylinder lower than the threshold value The inflow rate adjusting means is controlled so that the bypass air is unevenly distributed in the center of the cylinder when the temperature in the cylinder is low. For this reason, the fuel immediately after being injected from the fuel injection valve can be heated with the bypass air to weaken the penetration force of the injected fuel. Thereby, arrival of the injected fuel to the wall surface can be suppressed. As a result, discharge of unburned substances can be suppressed. In the present invention, adjusting the first inflow amount and the second inflow amount includes setting the inflow amount of any one of these flow rates to zero.

本発明の吸気装置の一態様において、前記流入量制御手段は、前記シリンダ内の温度が前記低筒内温度でない場合には前記燃料噴射弁にて噴射された燃料の燃焼が行われる領域にバイパス空気が偏在するように前記内燃機関の負荷に応じて前記流入量調整手段を制御してもよい（請求項２）。この態様によれば、燃焼が行われる領域に高温のバイパス空気を偏在させることができる。これにより、燃焼が行われる領域を高温にすることができるため噴射燃料の蒸発が促進される。その結果、燃料状態が良好になり未燃物質を削減することができる。この態様において、前記流入量制御手段は、前記内燃機関の負荷が低いほど、前記第１流入量と前記第２流入量との合計に対して前記第２流入量の占める割合が増加するように前記流入量調整手段を制御してもよい（請求項３）。内燃機関の負荷が低くなるほど燃料噴射量が少なくなるので、燃料噴射弁から噴射された燃料はシリンダの中央部で着火燃焼する。この場合には、内燃機関の負荷が低いほど、第２吸気ポートを経由する第２流入量の割合が相対的に増加するので、シリンダの中央部により多くのバイパス空気を偏在させることができる。そのため、内燃機関の低負荷時に燃焼が行われる領域をバイパス空気にて高温にすることができる。
In one embodiment of the intake system of the present invention, before Symbol flow amount control means, when the temperature inside the cylinder is not the low-cylinder temperature region the combustion of fuel injected by the fuel injection valve is performed The inflow amount adjusting means may be controlled in accordance with the load of the internal combustion engine so that the bypass air is unevenly distributed (claim 2). According to this aspect, high-temperature bypass air can be unevenly distributed in a region where combustion is performed. Thereby, since the area | region where combustion is performed can be made into high temperature, evaporation of injected fuel is accelerated | stimulated. As a result, the fuel state is improved and unburned substances can be reduced. In this aspect, the inflow rate control means is configured such that the lower the load on the internal combustion engine, the higher the ratio of the second inflow rate to the total of the first inflow rate and the second inflow rate. The inflow amount adjusting means may be controlled (Claim 3). Since the fuel injection amount decreases as the load on the internal combustion engine decreases, the fuel injected from the fuel injection valve ignites and burns at the center of the cylinder. In this case, as the load of the internal combustion engine is lower, the ratio of the second inflow amount that passes through the second intake port relatively increases, so that more bypass air can be unevenly distributed in the central portion of the cylinder. Therefore, the region where combustion is performed when the internal combustion engine is under a low load can be heated to high temperature with the bypass air.

本発明の吸気装置の一態様において、前記流入量制御手段は、前記シリンダ内の温度が低いほど、前記第１流入量と前記第２流入量との合計に対して前記第２流入量の占める割合が増加するように、前記流入量調整手段を制御してもよい（請求項５）。この態様によれば、シリンダ内の温度が低いほど、第２吸気ポートを経由する第２流入量の割合が相対的に増加するので、シリンダ中央部により多くのバイパス空気を偏在させることができる。
In one aspect of the intake device of the present invention, the inflow amount control means occupies the second inflow amount with respect to the sum of the first inflow amount and the second inflow amount as the temperature in the cylinder is lower. The inflow amount adjusting means may be controlled so that the ratio increases (Claim 5) . According to an aspect of this, as the temperature in the cylinder is low, the ratio of the second inflow amount through the second intake port is relatively increased, it can be distributed unevenly many bypass air by the cylinder central portion The

以上説明したように、本発明によれば、第１流入量と第２流入量とが内燃機関の運転状態に応じて変えられるので、高温のバイパス空気を偏在させる位置を運転状態に応じて変化させることができる。そして、内燃機関に適用された過給システムが持っているインタークーラをバイパスすることにより、高温のバイパス空気を生成することができるため、装置構成の複雑化を招かずにエミッションを改善することができる。また、低筒内温度の場合にシリンダの中央部にバイパス空気が偏在することによって、燃料噴射弁から噴射された直後の燃料をバイパス空気で加熱して噴射燃料の貫徹力を弱めて、噴射燃料の壁面への到達を抑制できるので、未燃物質の排出を抑制することができる。
As described above, according to the present invention, since the first inflow amount and the second inflow amount can be changed according to the operating state of the internal combustion engine, the position where the high-temperature bypass air is unevenly distributed changes according to the operating state. Can be made. By bypassing the intercooler of the supercharging system applied to the internal combustion engine, high-temperature bypass air can be generated, so that the emission can be improved without complicating the device configuration. it can. Further, when the bypass air is unevenly distributed in the center of the cylinder at a low in-cylinder temperature, the fuel immediately after being injected from the fuel injection valve is heated with the bypass air to weaken the penetrating force of the injected fuel. Since the arrival to the wall surface can be suppressed, the discharge of unburned substances can be suppressed.

各シリンダ２に設けられた吸気ポート１１、１２は互いに構造が異なっており、一方の吸気ポート１１は周知のタンジェンシャルポートとして構成されており、他方の吸気ポート１２は周知のヘリカルポートとして構成されている。一方の吸気ポート１１は本発明に係る第１吸気ポートに、他方の吸気ポート１２は本発明に係る第２吸気ポートにそれぞれ相当する。これらの吸気ポート１１、１２は、シリンダ２に開口する開口部１１ａ、１２ａを含んでおり、各開口部１１ａ、１２ａは吸気バルブ１３にて開閉される。また、排気ポート８の各開口部８ａは排気バルブ９にて開閉される。これらのバルブ９、１３は周知の動弁装置（不図示）にて開閉駆動される。
Intake ports 11, 12 provided in each cylinder 2 are structures different from each other, one of the intake ports 11 is configured as a known tangential port, the other of the intake port 12 and the known helical port Configured. One intake port 11 corresponds to a first intake port according to the present invention, and the other intake port 12 corresponds to a second intake port according to the present invention. The intake ports 11 and 12 include openings 11 a and 12 a that open to the cylinder 2, and the openings 11 a and 12 a are opened and closed by an intake valve 13. Each opening 8 a of the exhaust port 8 is opened and closed by an exhaust valve 9. These valves 9 and 13 are opened and closed by a known valve operating device (not shown).

本発明は以上の各形態に限定されず、種々の形態にて実施できる。二つの吸気ポートの形態は上述したタンジェンシャル吸気ポートとヘリカル吸気ポートとの組み合わせに限らない。即ち、シリンダの壁面に沿う方向の気流とシリンダの中心線の方向の気流とを形成できる吸気ポートの組み合わせであれば十分である。従って、上述した二つの吸気ポートをそのような機能を持つ公知ないし周知の吸気ポートに置き換えることができる。例えば、図５に示すように一組のタンジェンシャル吸気ポート３１、３２をシリンダ２に設けることにより本発明を実施してもよい。これらの吸気ポート３１、３２はシリンダ２に開口する開口部３１ａ、３１ｂを含んでいる。図５に示すように、一方の吸気ポート３１は吸気行程でシリンダ２の壁面に沿う方向の気流ｆ１を形成し、他方の吸気ポート３２は吸気行程でシリンダ２の中心線の方向の気流ｆ２を形成することができる。これにより、一方の吸気ポート３１は本発明に係る第１吸気ポートとして、他方の吸気ポート３２は本発明に係る第２吸気ポートとしてそれぞれ機能する。なお、本発明の実施に際して内燃機関の排気ポートの構成は特に制限されない。
The present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented in various forms. The form of the two intake ports is not limited to the combination of the tangential intake port and the helical intake port described above. That is, a combination of intake ports that can form an airflow along the cylinder wall surface and an airflow along the cylinder center line is sufficient. Therefore, the above-described two intake ports can be replaced with known or well-known intake ports having such a function. For example, the present invention may be implemented by providing the cylinder 2 with a set of tangential intake ports 31 and 32 as shown in FIG. These intake ports 31 and 32 include openings 31 a and 31 b that open to the cylinder 2. As shown in FIG. 5, one of the intake ports 31 forms the direction of the air flow f 1 that along the wall surface of the cylinder 2 in the intake stroke, the other of the intake port 32 is a stream in the direction of the center line of the cylinder 2 in the intake stroke f2 can be formed. Thereby, one intake port 31 functions as a first intake port according to the present invention, and the other intake port 32 functions as a second intake port according to the present invention. In implementing the present invention, the configuration of the exhaust port of the internal combustion engine is not particularly limited.

Claims

A supercharging system that cools air pressurized by the pressurizing means with an intercooler and guides the air to the cylinder via an intake port, and is applied to an internal combustion engine that burns fuel injected into the cylinder, In an intake device for an internal combustion engine that includes a bypass passage that bypasses the intercooler on the downstream side of the pressurizing means, and that can guide bypass air bypassed in the bypass passage to the intake port.
As the intake port, a common intake cylinder is provided with a first intake port that can form an airflow in the direction along the wall surface of the cylinder and a second intake port that can form an airflow in the direction of the center line of the cylinder. ,
A first inflow amount in which the bypass air is guided to the cylinder via the first intake port and a second inflow amount in which the bypass air is guided to the cylinder via the second intake port can be adjusted. An inflow amount adjusting means; and an inflow amount control means for controlling the inflow amount adjusting means so that the first inflow amount and the second inflow amount change according to an operating state of the internal combustion engine. An intake device for an internal combustion engine characterized by the above.

The internal combustion engine is provided with a fuel injection valve for injecting fuel into the cylinder,
2. The intake device according to claim 1, wherein the inflow amount control unit controls the inflow amount adjustment unit so that bypass air is unevenly distributed in a region where combustion of fuel injected by the fuel injection valve is performed.

The inflow rate control means adjusts the inflow rate so that the proportion of the second inflow rate increases with respect to the sum of the first inflow rate and the second inflow rate as the load of the internal combustion engine is lower. The air intake device according to claim 2, which controls the means.

The inflow rate control means adjusts the inflow rate so that the higher the load on the internal combustion engine, the higher the ratio of the first inflow rate to the total of the first inflow rate and the second inflow rate. The air intake device according to claim 2, which controls the means.

The inflow rate control means adjusts the inflow rate so that the ratio of the second inflow rate to the total of the first inflow rate and the second inflow rate increases as the temperature in the cylinder decreases. The intake device according to any one of claims 2 to 4, which controls the means.